CN105930154B - 网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的方法及装置，涉及网络操作系统开发技术领域。该方法包括：对网络操作系统中的设备硬件进行建模抽象，得到设备硬件模型；将设备硬件模型通过代码解释工具生成相关自动代码；将自动代码存储于网络操作系统平台软件内并编译通过，网络操作系统平台软件在启动时加载已存储的设备硬件模型文件，并为设备硬件模型创建一个模型数据库；利用自动代码提供的set函数接口、notify函数接口，以及创建的模型数据库，完成各业务对设备硬件模型的使用。本发明能使网络操作系统的内部开发与设备硬件驱动的开发相分离，提升网络操作系统适配新硬件的能力，缩短网络操作系统的研发周期。

Description

网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的方法及装置

技术领域

本发明涉及网络操作系统开发技术领域，具体来讲是一种网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的方法及装置。

背景技术

网络操作系统开发的设计目标是：希望开发出来的网络操作系统是一个可以适配不同产品系列中各种硬件的系统，其开发内容包括操作系统内部的设计开发与设备硬件驱动的设计开发。设备硬件驱动的设计开发的目标是：希望某个新型的网络操作系统在设计开发设备硬件驱动软件时能尽量简化适配工作，即如何将设备硬件驱动流程整合到网络操作系统内部的工作尽量简化。

而目前，网络操作系统开发过程中设备管理层面通常没有一个统一的标准过程去遵循，这导致开发不同的设备硬件驱动时，会分别设计出不同的开发流程，需要网络操作系统内部的研发人员和设备硬件驱动的研发人员同时进行设计和开发工作。这种将网络操作系统内部设计与设备硬件驱动设计进行绑定开发的方式，严重限制了网络操作系统适配新硬件的能力且延长了网络操作系统的研发周期。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的方法及装置，通过将设备硬件抽象为设备硬件模型，该设备硬件模型能作为中间桥梁连接网络操作系统与设备硬件驱动，从而使得网络操作系统的内部开发与设备硬件驱动的开发相分离，提升了网络操作系统适配新硬件的能力，缩短了网络操作系统的研发周期。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：提供一种网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的方法，包括以下步骤：

步骤S1：对网络操作系统中的设备硬件进行建模抽象，得到设备硬件模型，具体包括以下操作：

步骤S101：定义设备元器件的类名称，该类名称用于在模型文件内唯一标识一个设备元器件，并在生成代码过程中以此名称做关键字进行结构体命名和函数命名；

步骤S102：设置类成员属性值，该属性值为默认值设置或者在系统运行中通过相应的设置接口函数进行修改设置；

步骤S103：定义类成员的数据类型名称，该名称对应编程语言的数据类型；

步骤S104：设置类成员在内存中占用的长度。

步骤S2：将设备硬件模型通过代码解释工具生成相关自动代码，该自动代码包括：与各设备元器件对应的结构体定义、set函数接口定义，以及notify函数接口定义；

步骤S3：将自动代码存储于网络操作系统平台软件内并编译通过；将设备硬件模型文件存储于网络操作系统平台软件内，网络操作系统平台软件在启动时加载设备硬件模型文件，并为设备硬件模型创建一个模型数据库；

步骤S4：利用自动代码提供的set函数接口、notify函数接口，以及创建的模型数据库，完成各业务对设备硬件模型的使用。

在上述技术方案的基础上，所述设备硬件模型的内容包括所有设备元器件的类信息，每个设备元器件的类信息包含以下类成员内容：设备元器件名称、设备元器件关键属性描述、设备元器件的类对应的结构体成员信息。

在上述技术方案的基础上，步骤S2中所述将设备硬件模型通过代码解释工具生成相关自动代码，包括以下操作：代码解释工具对设备硬件模型文件进行一套C语言化的转换，将每个设备元器件的类对应一个结构体名，将设备元器件的类的属性对应结构体的成员变量。

在上述技术方案的基础上，步骤S4具体操作如下：

步骤S401：当有业务修改了自动代码中的某个结构体时，通过调用该结构体对应的set函数接口，向模型数据库发送TLV消息格式的修改消息；

步骤S402：模型数据库在接收到修改消息后，检查有哪些其他业务与该结构体相关，向相关的其他业务发送有关该结构体的变化消息；

步骤S403：收到结构体变化消息的其他业务，通过notify函数接口回调模型数据库来接收该结构体的变化。

在上述技术方案的基础上，其特征在于：若存在重复的设备元器件时，步骤S1中对网络操作系统中的设备硬件进行建模抽象时，通过添加inst实例属性做为关键字，对重复的设备元器件进行索引标识。

本发明还提供一种基于上述方法的网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的装置，包括模型建立单元、自动代码生成单元、代码编译与模型加载单元、模型使用单元；

所述模型建立单元用于：对网络操作系统中的设备硬件进行建模抽象，得到设备硬件模型；

所述自动代码生成单元用于：将设备硬件模型通过代码解释工具生成相关自动代码，该自动代码包括：与各设备元器件对应的结构体定义、set函数接口定义，以及notify函数接口定义；

所述代码编译与模型加载单元用于：将自动代码存储于网络操作系统平台软件内并编译通过；将设备硬件模型文件存储于网络操作系统平台软件内，使网络操作系统平台软件启动时加载设备硬件模型文件，并为设备硬件模型创建一个模型数据库；

所述模型使用单元用于：利用自动代码提供的set函数接口、notify函数接口，以及创建的模型数据库，完成各业务对设备硬件模型的使用

其中，所述模型建立单元包括类名称定义子单元、属性值设置子单元、数据类型名称定义子单元和长度设置子单元；所述类名称定义子单元用于：定义设备元器件的类名称，该类名称用于在模型文件内唯一标识一个设备元器件，并在生成代码过程中以此名称做关键字进行结构体命名和函数命名；所述属性值设置子单元用于：设置类成员属性值；所述数据类型名称定义子单元用于：定义类成员的数据类型名称，该名称对应编程语言的数据类型；所述长度设置子单元用于：设置类成员在内存中占用的长度。

在上述技术方案的基础上，所述自动代码生成单元将设备硬件模型通过代码解释工具生成相关自动代码的具体过程为：自动代码生成单元通过代码解释工具对设备硬件模型文件进行一套C语言化的转换，将每个设备元器件的类对应一个结构体名，将设备元器件的类的属性对应结构体的成员变量。

在上述技术方案的基础上，所述模型使用单元包括修改消息发送子单元、变化消息发送子单元和变化接收子单元；所述修改消息发送子单元用于：当有业务修改了自动代码中的某个结构体时，通过调用该结构体对应的set函数接口，向模型数据库发送TLV消息格式的修改消息；所述变化消息发送子单元用于：在模型数据库接收到修改消息后，检查有哪些其他业务与被修改的结构体相关，并向相关的其他业务发送有关该结构体的变化消息；所述变化接收子单元用于：使收到结构体变化消息的其他业务，通过notify函数接口回调模型数据库来接收被修改的结构体的变化。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明中，使用面向对象的设计方法将设备硬件和整体形态进行抽象整理为设备硬件模型，并将设备硬件模型通过代码解释工具生成相关自动代码，该自动代码不但包含与各设备元器件对应的结构体定义，而且还包含各结构体向模型数据库提交消息的接口(set函数接口)，以及当模型数据库中结构体的实例发生变化时业务回调模型数据库的通知回调接口(notify函数接口)；网络操作系统平台软件加载设备硬件模型文件后，会为设备硬件模型创建模型数据库；利用自动代码提供的set函数接口、notify函数接口，以及创建的模型数据库，可以方便快速的完成各业务(网络操作系统平台业务、设备硬件驱动业务)对设备硬件模型的使用。

与现有技术相比，本发明能实现以设备硬件模型为中间桥梁连接网络操作系统与硬件驱动，从而使得网络操作系统的内部开发与设备硬件驱动的开发相分离，二者可分别进行，将网络操作系统内部和设备硬件驱动视为两个点，缺少任一点都不影响另一点的设计开发。设备硬件驱动不需要重复编写同一类型的代码，相同的代码逻辑仅因模型命名的不同而导致代码中变量不同这部分代码将由工具根据模型进行解析生成，不需要手动编写，缩短了网络操作系统的研发周期；而且设备硬件模型的可移植性强，通用性强，可提升网络操作系统适配新硬件的能力。

(2)本发明步骤S4的详细步骤中，通过调用结构体对应的set函数接口，向模型数据库发送基于TLV消息格式的修改消息。TLV(type+length+value)消息格式是一种灵活可变的消息打包方式，不要求每次消息报文要格式相同，其中type由两部分组成，分别是前半部的类索引和后半部分成员索引构成，因此，模型数据库在接收到tlv消息格式的修改消息后，可根据type定位到具体内容，灵活方便。

(3)本发明考虑到有的设备元器件在一块板卡上有多个的问题，因此，为了对重复的设备元器件进行进一步区分，本发明通过在建模抽象时添加inst实例属性做为关键字，来对重复的设备元器件进行索引标识，不但识别效果好，而且满足了各种板卡的使用需求，实用性高。

附图说明

图1为本发明实施例中网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的方法的流程图；

图2为路由器设备主控板的内部结构框图；

图3为步骤S1的具体流程图；

图4为步骤S4的具体流程图；

图5为本发明实施例中网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

参见图1所示，本发明实施例提供一种网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的方法，包括以下步骤：

步骤S1、模型的建立：对网络操作系统中的设备硬件进行建模抽象，得到设备硬件模型。

可以理解的是，本实施例中，在进行设备硬件建模抽象时，是以板卡为单元，对板卡内所有设备元器件进行抽象，得到的设备硬件模型为XML格式文件，并以板卡名称进行命名。其中，设备硬件模型的内容包括所有设备元器件的类信息，每个设备元器件的类信息包含以下类成员内容：设备元器件名称、设备元器件关键属性描述、设备元器件的类对应的结构体成员信息。

例如，以一块路由器设备主控板为例，如图2所示，该主控板内的设备元器件包括CPU、控制网口和串行接口，则该设备硬件模型可保存为“主控板.xml”，其相应的模型内容如下：

<board name＝"主控板">

<class name＝"cpu">

<member name＝"tdp"value＝"35"type＝"UINT16"len＝"2"iskey＝"false"/>

<member name＝"l2_cache"value＝"512"type＝"UINT16"len＝"2"iskey＝"false"/>

<member name＝"core"value＝"2"type＝"UINT8"len＝"1"iskey＝"false"/>

<member name＝"frequency"value＝"800"type＝"UINT16"len＝"2"iskey＝"false"/>

</class>

<class name＝"ethernet">

<member name＝"speed"value＝"100"type＝"UINT16"len＝"2"iskey＝"false"/>

</class>

<class name＝"console">

<member name＝"bit_rate"value＝"56700"type＝"UINT32"len＝"4"iskey＝"false"/>

</class>

</board>

进一步地，由于抽象建模的过程基本上是一种满足TLV(Type，Length，Value)格式的一组描述，通过这组描述生成编程语言可识别的中间配置文件，即模型文件。因此，如图3所示，实际操作时，步骤S1的抽象建模过程具体包括以下操作：

步骤S101：定义设备元器件的类名称，该类名称用于在模型文件内唯一标识一个设备元器件，并在生成代码过程中(即步骤S2中)以此名称做关键字进行结构体命名和函数命名。

步骤S102：设置类成员属性值。模型中的属性赋值通常是该属性的默认值，对于设备元器件固定不变的属性值，在模型加载时读取，可用于业务(网络操作系统平台业务、设备硬件驱动业务)查询；对于设备元器件可变化的属性值可以在系统运行中通过相应的设置接口函数进行修改。

步骤S103：定义类成员的数据类型名称，对应编程语言的数据类型。

步骤S104：设置类成员在内存中占用的长度。

步骤S2、自动代码的生成：将设备硬件模型通过代码解释工具生成相关自动代码，自动代码包括与各设备元器件对应的结构体定义、各结构体向模型数据库提交消息的接口(set函数接口)定义，以及当模型数据库中结构体的实例发生变化时业务回调模型数据库的通知回调接口(notify函数接口)定义。

具体操作时，步骤S2中所述将设备硬件模型通过代码解释工具生成相关自动代码，包括以下操作：代码解释工具对设备硬件模型文件进行一套C语言化的转换，将每个设备元器件的类对应一个结构体名，将设备元器件的类的属性对应结构体的成员变量。此处，还是以上述路由器设备主控板为例，对该主控板模型进行C语言转换后生成的相关自动代码如下：

步骤S3、自动代码的编译与模型的加载：将自动代码拷贝到网络操作系统平台软件的项目工程目录内，修改编译配置使代码编译通过；将设备硬件模型文件放在网络操作系统平台软件指定的资源目录文件夹内，网络操作系统平台软件在启动时会加载设备硬件模型文件，并为设备硬件模型创建一个模型数据库。

步骤S4、模型的使用：利用自动代码提供的set函数接口、notify函数接口，以及创建的模型数据库，完成各业务(网络操作系统平台业务、设备硬件驱动业务)对设备硬件模型的使用，实现以设备硬件模型为中间桥梁连接网络操作系统与硬件驱动，从而使得网络操作系统的内部开发与设备硬件驱动的开发相分离。

实际操作时，如图4所示，步骤S4具体包括以下操作：

步骤S401：当有业务(网络操作系统平台业务或设备硬件驱动业务)修改了自动代码中的某个结构体时，通过调用该结构体对应的set函数接口，向模型数据库发送修改消息；可以理解的是，调用set函数接口的方法本身是一个消息发送的封装过程，也就是将业务对结构体的修改转换为通用的TLV消息格式发送至模型数据库。TLV(type+length+value)消息格式是一种灵活可变的消息打包方式，不要求每次消息报文要格式相同，其中type由两部分组成，分别是前半部的类索引和后半部分成员索引构成，因此模型数据库在接收到tlv消息格式的修改消息后，可以根据type定位到具体内容。

步骤S402：模型数据库在接收到修改消息后，检查有哪些其他业务(除做出修改的业务之外的业务)与该结构体相关，向相关的其他业务发送有关该结构体的变化消息。

步骤S403：收到结构体变化消息的其他业务，通过notify函数接口回调模型数据库来接收该结构体的变化。

另外，在上述技术方案的基础上，考虑到有的设备元器件在一块板卡上有多个，因此，为了对相同种类的设备元器件进行进一步区分，需要在进行建模抽象时通过添加实例属性(inst)做为关键字对重复的设备元器件进行索引标识，同样，在生成相关自动代码时也需要对添加的实例属性进行C语言化的转换。

例如，在路由器业务板上就存在有多个ge_interface接口，则对该业务板进行建模抽象时，设备硬件模型中ge_interface接口相应的内容如下：

<class name＝"ge_interface">

<member name＝"inst"value＝""type＝"UINT16"len＝"2"iskey＝"true"/>

<member name＝"mtu"value＝"1460"type＝"UINT16"len＝"2"iskey＝"false"/>

</class>

生成相关自动代码时，相关的代码内容如下：

参见图5所示，本发明实施例还提供一种基于上述方法的网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的装置，该装置包括模型建立单元、自动代码生成单元、代码编译与模型加载单元、模型使用单元。

模型建立单元用于：对网络操作系统中的设备硬件进行建模抽象，得到设备硬件模型。

其中，所述模型建立单元包括类名称定义子单元、属性值设置子单元、数据类型名称定义子单元和长度设置子单元。所述类名称定义子单元用于：定义设备元器件的类名称，该类名称用于在模型文件内唯一标识一个设备元器件，并在生成代码过程中以此名称做关键字进行结构体命名和函数命名；所述属性值设置子单元用于：设置类成员属性值；所述数据类型名称定义子单元用于：定义类成员的数据类型名称，该名称对应编程语言的数据类型；所述长度设置子单元用于：设置类成员在内存中占用的长度。

自动代码生成单元用于：将设备硬件模型通过代码解释工具生成相关自动代码，该自动代码包括：与各设备元器件对应的结构体定义、set函数接口定义，以及notify函数接口定义。

其中，所述自动代码生成单元将设备硬件模型通过代码解释工具生成相关自动代码的具体过程为：自动代码生成单元通过代码解释工具对设备硬件模型文件进行一套C语言化的转换，将每个设备元器件的类对应一个结构体名，将设备元器件的类的属性对应结构体的成员变量。

代码编译与模型加载单元用于：将自动代码存储于网络操作系统平台软件内并编译通过；将设备硬件模型文件存储于网络操作系统平台软件内，使网络操作系统平台软件启动时加载设备硬件模型文件，并为设备硬件模型创建一个模型数据库。

模型使用单元用于：利用自动代码提供的set函数接口、notify函数接口，以及创建的模型数据库，完成各业务(网络操作系统平台业务、设备硬件驱动业务)对设备硬件模型的使用。

其中，所述模型使用单元包括修改消息发送子单元、变化消息发送子单元和变化接收子单元。

所述修改消息发送子单元用于：当有业务(网络操作系统平台业务或设备硬件驱动业务)修改了自动代码中的某个结构体时，通过调用该结构体对应的set函数接口，向模型数据库发送修改消息；

所述变化消息发送子单元用于：在模型数据库接收到修改消息后，检查有哪些其他业务与被修改的结构体相关，并向相关的其他业务发送有关该结构体的变化消息；

所述变化接收子单元用于：使收到结构体变化消息的其他业务，通过notify函数接口回调模型数据库来接收被修改的结构体的变化。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：对网络操作系统中的设备硬件进行建模抽象，得到设备硬件模型，具体包括以下操作：

步骤S101：定义设备元器件的类名称，该类名称用于在模型文件内唯一标识一个设备元器件，并在生成代码过程中以此名称做关键字进行结构体命名和函数命名；

步骤S102：设置类成员属性值，该属性值为默认值设置或者在系统运行中通过相应的设置接口函数进行修改设置；

步骤S103：定义类成员的数据类型名称，该名称对应编程语言的数据类型；

步骤S104：设置类成员在内存中占用的长度；

步骤S2：将设备硬件模型通过代码解释工具生成相关自动代码，该自动代码包括：与各设备元器件对应的结构体定义、set函数接口定义，以及notify函数接口定义；

步骤S3：将自动代码存储于网络操作系统平台软件内并编译通过；将设备硬件模型文件存储于网络操作系统平台软件内，网络操作系统平台软件在启动时加载设备硬件模型文件，并为设备硬件模型创建一个模型数据库；

步骤S4：利用自动代码提供的set函数接口、notify函数接口，以及创建的模型数据库，完成各业务对设备硬件模型的使用。

2.如权利要求1所述的网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的方法，其特征在于：所述设备硬件模型的内容包括所有设备元器件的类信息，每个设备元器件的类信息包含以下类成员内容：设备元器件名称、设备元器件关键属性描述、设备元器件的类对应的结构体成员信息。

3.如权利要求1所述的网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的方法，其特征在于：步骤S2中所述将设备硬件模型通过代码解释工具生成相关自动代码，包括以下操作：代码解释工具对设备硬件模型文件进行一套C语言化的转换，将每个设备元器件的类对应一个结构体名，将设备元器件的类的属性对应结构体的成员变量。

4.如权利要求1所述的网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的方法，其特征在于，步骤S4具体操作如下：

步骤S401：当有业务修改了自动代码中的某个结构体时，通过调用该结构体对应的set函数接口，向模型数据库发送TLV消息格式的修改消息；

步骤S402：模型数据库在接收到修改消息后，检查有哪些其他业务与该结构体相关，向相关的其他业务发送有关该结构体的变化消息；

步骤S403：收到结构体变化消息的其他业务，通过notify函数接口回调模型数据库来接收该结构体的变化。

5.如权利要求1至4中任一项所述的网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的方法，其特征在于：若存在重复的设备元器件时，步骤S1中对网络操作系统中的设备硬件进行建模抽象时，通过添加inst实例属性做为关键字，对重复的设备元器件进行索引标识。

6.一种基于权利要求1所述方法的网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的装置，其特征在于：该装置包括模型建立单元、自动代码生成单元、代码编译与模型加载单元、模型使用单元；

所述模型建立单元用于：对网络操作系统中的设备硬件进行建模抽象，得到设备硬件模型；

所述自动代码生成单元用于：将设备硬件模型通过代码解释工具生成相关自动代码，该自动代码包括：与各设备元器件对应的结构体定义、set函数接口定义，以及notify函数接口定义；

所述代码编译与模型加载单元用于：将自动代码存储于网络操作系统平台软件内并编译通过；将设备硬件模型文件存储于网络操作系统平台软件内，使网络操作系统平台软件启动时加载设备硬件模型文件，并为设备硬件模型创建一个模型数据库；

所述模型使用单元用于：利用自动代码提供的set函数接口、notify函数接口，以及创建的模型数据库，完成各业务对设备硬件模型的使用；

其中，所述模型建立单元包括类名称定义子单元、属性值设置子单元、数据类型名称定义子单元和长度设置子单元；

所述类名称定义子单元用于：定义设备元器件的类名称，该类名称用于在模型文件内唯一标识一个设备元器件，并在生成代码过程中以此名称做关键字进行结构体命名和函数命名；

所述属性值设置子单元用于：设置类成员属性值；

所述数据类型名称定义子单元用于：定义类成员的数据类型名称，该名称对应编程语言的数据类型；

所述长度设置子单元用于：设置类成员在内存中占用的长度。

7.如权利要求6所述的网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的装置，其特征在于：所述自动代码生成单元将设备硬件模型通过代码解释工具生成相关自动代码的具体过程为：自动代码生成单元通过代码解释工具对设备硬件模型文件进行一套C语言化的转换，将每个设备元器件的类对应一个结构体名，将设备元器件的类的属性对应结构体的成员变量。

8.如权利要求6所述的网络操作系统中建立并使用设备硬件模型的装置，其特征在于：所述模型使用单元包括修改消息发送子单元、变化消息发送子单元和变化接收子单元；

所述修改消息发送子单元用于：当有业务修改了自动代码中的某个结构体时，通过调用该结构体对应的set函数接口，向模型数据库发送TLV消息格式的修改消息；

所述变化消息发送子单元用于：在模型数据库接收到修改消息后，检查有哪些其他业务与被修改的结构体相关，并向相关的其他业务发送有关该结构体的变化消息；

所述变化接收子单元用于：使收到结构体变化消息的其他业务，通过notify函数接口回调模型数据库来接收被修改的结构体的变化。